FR3101786A1 - Dispositif de stockage d’un liquide équipé d’au moins un système de diffusion d’un gaz dans le liquide - Google Patents
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Abstract
Dispositif de stockage d’un liquide équipé d’au moins un système de diffusion d’un gaz dans le liquide
L'invention a pour objet un dispositif de stockage d’un liquide (14) comprenant :
au moins une première paroi (22) formant une première enceinte (12) contenant le liquide (14) en matériau céramique poreux présentant, après cuisson, une perméabilité au gaz et une porosité ouverte inférieure à 20%,
au moins un système de diffusion (24) d’un gaz d’apport (26) dans le liquide (14) contenu dans la première enceinte (12), comportant au moins une cavité (28), partiellement délimitée par la première paroi (22) de la première enceinte (12), contenant le gaz d’apport (26) en contact avec la surface extérieure (22.2) de la première paroi (22).
Ce dispositif de stockage assure une diffusion maîtrisée d’un gaz d’apport dans un liquide au travers d’une surface d’échange importante avec un faible débit.
Figure 2
Description
La présente demande se rapporte à un dispositif de stockage d’un liquide équipé d’au moins un système de diffusion d’un gaz dans le liquide.
Selon un premier mode opératoire, le vin est élevé dans des contenants en bois appelés fûts, tonneaux, barriques ou autres.
Ce type de contenant permet des échanges gazeux entre le vin présent dans le contenant et l’air présent à l’extérieur du contenant sur une grande surface d’échange (approximativement toute la surface intérieure du contenant).
Toutefois, avec de tels contenants, il est très difficile de maîtriser l’apport en oxygène. En effet, cet apport va fortement varier en fonction des conditions atmosphériques autour du contenant ainsi qu’en fonction de la nature et de l’état du bois du contenant.
Selon une autre problématique, l’élevage du vin dans un contenant en bois conduit à une altération progressive de la surface intérieure du contenant, sur une profondeur de quelques millimètres, par des micro-organismes ainsi que par une accumulation de dépôts organiques et minéraux, cette altération de la surface intérieure réduisant au fil du temps l’apport en oxygène. Or, le traitement de la surface intérieure des contenants en bois est une opération délicate et coûteuse si bien qu’ils sont régulièrement changés, ce qui impacte les coûts de production du vin.
Selon un deuxième mode opératoire, le vin est conditionné dans des contenants métalliques, étanches à l’air, qui comprennent des systèmes de bullage positionnés à l’intérieur des contenants. Selon un mode de réalisation, un système de bullage comprend un conduit perforé ou micro-perforé positionné dans le contenant et relié à une alimentation en gaz dont le débit peut être ajusté en fonction du temps.
Même si cette solution permet de maîtriser l’apport en gaz, elle n’est pas satisfaisante car, contrairement à la surface intérieure d’un contenant en bois, la surface d’échange entre le système de bullage et le vin est réduite et ne permet pas un traitement homogène du vin sans brassage.
La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de stockage d’un liquide d’une contenance d’au moins une dizaine de litres, comprenant :
- au moins une première paroi, formant une première enceinte contenant le liquide, en matériau céramique poreux présentant après cuisson une perméabilité au gaz et une porosité ouverte inférieure à 20%,
- au moins un système de diffusion d’un gaz d’apport dans le liquide contenu dans la première enceinte comportant au moins une cavité, partiellement délimitée par la première paroi de la première enceinte, contenant le gaz d’apport en contact avec la surface extérieure de la première paroi.
Le dispositif de stockage de l’invention assure une diffusion maîtrisée d’un gaz d’apport dans un liquide au travers d’une surface d’échange importante, ce qui permet d’obtenir un traitement homogène du vin.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels :
Sur les figures 1 à 4, on a représenté un dispositif de stockage 10 qui présente une première enceinte 12, en un premier matériau céramique poreux, configurée pour contenir un liquide 14. Selon une application, le dispositif de stockage 10 est destiné à contenir du vin. Cependant, l’invention n’est pas limitée à cette application et peut contenir tout autre liquide nécessitant un apport gazeux diffus dans le temps.
Selon un mode de réalisation, le premier matériau céramique est choisi de manière à obtenir, après cuisson, une imperméabilité au liquide ainsi qu’une perméabilité au gaz comprise entre 1.10-18m² et 1.10-16m² à la pression atmosphérique.
Selon une autre caractéristique, le matériau céramique présente, après cuisson, une porosité ouverte inférieure à 20% permettant de faibles échanges gazeux entre l’intérieur et l’extérieur de la première enceinte 12.
Selon un mode de réalisation, le premier matériau céramique est en grès ou en porcelaine. A titre d’exemple, le grès présente de l’ordre de 61,5% de SiO2, 34% de Al2O3et 1,7% de K2O. La porcelaine présente de l’ordre de 70% de SiO2, 26% de Al2O3et 3,4% de K2O. Lorsque la première enceinte 12 est en grès, la température de cuisson est comprise entre environ 1220°C et 1280°C. Lorsque la première enceinte 12 est en porcelaine, la température de cuisson est comprise entre environ 1200°C et 1300°C.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ces matériaux.
Pour donner un ordre de grandeur, la première enceinte 12 a une contenance de quelques dizaines à plusieurs centaines de litres. A titre indicatif, la première enceinte 12, visible sur la figure 1, présente une contenance de l’ordre de 500 litres et celle visible sur la figure 2 a une contenance de l’ordre de 225 litres. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ces contenances.
Selon une première configuration illustrée par la figure 1, la première enceinte 12 a approximativement la forme d’une amphore. Selon une autre configuration illustrée par la figure 2, la première enceinte 12 a approximativement la forme d’un œuf.
La première enceinte 12 comprend au moins une ouverture 16 permettant de faire communiquer l’intérieur et l’extérieur de la première enceinte 12 pour permettre un remplissage et/ou une vidange de la première enceinte 12.
Selon un mode de réalisation visible sur les figures 3 et 4, la première enceinte 12 comprend un corps 12.1 de révolution présentant en partie inférieure un fond 12.2 et en partie supérieure un col 12.3 débouchant via une ouverture 16 ainsi qu’un système d’obturation 18 configuré pour occuper un premier état ouvert dans lequel il dégage au moins partiellement l’ouverture 16 et un deuxième état fermé dans lequel il obture l’ouverture 16 de manière étanche au gaz et au liquide.
A titre d’exemple, le système d’obturation 18 comprend un couvercle 18.1 fixé sur le col 12.3 par une pluralité de brides 18.2 ainsi qu’un bouchon 18.3 configuré pour obturer un orifice traversant le couvercle 18.1. Un joint d’étanchéité peut être prévu entre le couvercle 18.1 et le col 12.3 de manière à obtenir une étanchéité au gaz et au liquide entre la première enceinte 12 et le couvercle 18.1.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation pour le système d’obturation 18. De plus, la première enceinte 12 peut comprendre une ou plusieurs ouverture(s) et/ou au moins un piquage permettant la mise en place d’un robinet 20 par exemple.
Quel que soit le mode de réalisation, le dispositif de stockage comprend au moins une première paroi 22 poreuse, formant la première enceinte 12 qui est perméable au gaz et imperméable au liquide, présentant une première surface dite intérieure 22.1 orientée vers l’intérieur de la première enceinte 12 et une deuxième surface dite extérieure 22.2 opposée à la première surface 22.1 et orientée vers l’extérieur de la première enceinte 12. En fonctionnement, une partie de la surface intérieure 22.1 est en contact avec le liquide stocké dans le dispositif de stockage 10.
Selon une configuration, la première paroi 22 présente une épaisseur (distance séparant les première et deuxième surfaces 22.1, 22.2) sensiblement constante. Pour donner un ordre de grandeur, l’épaisseur de la première paroi 22 est de l’ordre de 1 à 4 cm.
Le dispositif de stockage 10 comprend au moins un système de diffusion 24 d’un gaz d’apport 26 dans le liquide 14 contenu dans la première enceinte 12.
Selon une particularité de l’invention, chaque système de diffusion 24 comprend une cavité 28, partiellement délimitée par la première paroi 22 de la première enceinte 12, contenant le gaz d’apport 26 en contact avec la surface extérieure 22.2 de la première paroi 22.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de stockage 10 comprend au moins une deuxième paroi 30, reliée à la première paroi 22, recouvrant au moins partiellement la première paroi 22 et espacée de cette dernière de manière à délimiter entre elles la cavité 28.
Selon une configuration, à l’exception de leurs zones de jonction, les première et deuxième parois 22, 30 sont espacées d’une distance sensiblement constante. A titre d’exemple, la distance séparant les première et deuxième parois 22, 30 est comprise entre 1 et 4 cm.
Selon une caractéristique de l’invention, la deuxième paroi 30 est imperméable au gaz et au liquide de manière à limiter la diffusion du gaz d’apport 26 à travers la deuxième paroi 30 et orienter la diffusion du gaz d’apport 26 uniquement à travers la première paroi 22 poreuse en direction du liquide 14.
Selon un mode de réalisation, la deuxième paroi 30 est en matériau céramique. Les première et deuxième parois 22, 30 peuvent être réalisées dans le même matériau et être mises en forme en utilisant un procédé d’impression 3D par exemple.
Comme illustré sur la figure 2, lorsque la deuxième paroi 30 est en matériau poreux, elle comprend au moins sur l’une de ses surfaces intérieure et/ou extérieure, un revêtement imperméable 32 au gaz et au liquide. Selon une configuration, le revêtement imperméable 32 est une couche d’émail apposée sur la surface extérieure de la deuxième paroi 30.
Selon un premier mode de réalisation visible sur la figure 2, la deuxième paroi 30 recouvre toute la première paroi 22.
Selon d’autres modes de réalisation visibles sur les figures 3 et 4, la deuxième paroi 30 recouvre partiellement la première paroi 22. Selon un mode de réalisation visible sur la figure 3, la deuxième paroi 30 recouvre le tiers inférieur du corps 12.1 de la première enceinte 12. Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 4, la deuxième paroi 30 recouvre quasiment tout le corps 12.1 de la première enceinte 12 de sorte qu’au moins la zone de la première paroi 22 en contact avec le liquide 14 soit recouverte par la deuxième paroi 30.
Selon une configuration, lorsque la première paroi 22 comprend au moins une zone 34 non recouverte par la deuxième paroi 30, cette zone 34 comprend un revêtement imperméable au gaz et au liquide comme par exemple une couche d’émail apposée sur la zone 34 de la surface extérieure 22.2 de la première paroi 22.
A minima, au moins 10% de la surface extérieure 22.2 de la première paroi 22 de la première enceinte 12 sont en contact avec le gaz d’apport 26 et recouverts par la deuxième paroi 30. Pour obtenir un traitement encore plus homogène, au moins 30% de la surface extérieure 22.2 de la première paroi 22 de la première enceinte 12 sont en contact avec le gaz d’apport 26 et recouverts par la deuxième paroi 30.
Selon un premier mode de réalisation visible sur les figures 2 et 3, le dispositif de stockage 10 comprend une unique cavité 28 contenant un gaz d’apport. Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 4, le dispositif de stockage 10 comprend plusieurs cavités 28, 28’ contenant chacune un gaz d’apport. Les cavités 28, 28’ peuvent être juxtaposées, comme illustré sur la figure 4 ou espacées. Les gaz d’apport peuvent être différents d’une cavité à l’autre.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le dispositif de stockage 10 comprend un système de variation 36 de la perméabilité de la première paroi 22 de la première enceinte 12. Ainsi, il est possible de modifier, au cours du temps, le débit ou la quantité du gaz d’apport 26 se diffusant dans le liquide 14.
Selon un mode de réalisation, le système de variation 36 comprend, pour au moins une cavité 28, un système de régulation de la pression à l’intérieur de la cavité 28. Ainsi, plus la pression à l’intérieur de la cavité 28 est importante plus la perméabilité de la première paroi 22 poreuse est élevée.
A titre d’exemple, lorsque la pression à l’intérieur de la cavité 28 est égale à la pression atmosphérique, la perméabilité de la première paroi 22 est de l’ordre de 1,60.10-18m², lorsque la pression relative à l’intérieur de la cavité 28 est égale à 1 Bar (1 Bar supplémentaire par rapport à la pression atmosphérique), la perméabilité de la première paroi 22 est de l’ordre de 2,03.10-17m² et lorsque la pression relative à l’intérieur de la cavité 28 est égale à 2 Bars (2 Bars supplémentaires par rapport à la pression atmosphérique), la perméabilité de la première paroi 22 est de l’ordre de 4,79.10-17m², soit une perméabilité 30 fois supérieure à celle obtenue à la pression atmosphérique.
Ainsi, en faisant varier la pression à l’intérieur de la cavité 28, il est possible de moduler la perméabilité de la paroi 22 et d’ajuster la quantité ou le débit du gaz d’apport 26 diffusé dans le liquide 14.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de stockage 10 comprend, pour chaque cavité 28 contenant le gaz d’apport 26, au moins un réservoir 38 de gaz d’apport et au moins un conduit 40 reliant le réservoir 38 et la cavité 28.
Le système de variation 36 de la perméabilité comprend un régulateur de pression 42 positionné au niveau du conduit 40 ainsi qu’un automate 44 configuré pour contrôler le régulateur de pression 42 afin d’ajuster la pression du gaz d’apport 26 alimentant la cavité 28.
Lorsque le gaz d’apport est de l’oxygène, il est possible d’obtenir une micro-oxygénation (faible débit d’oxygène) grâce à la perméabilité réduite de la première paroi 22 à la pression atmosphérique. Grâce au système de régulation 36, il est possible de faire varier la perméabilité de la première paroi 22 et ainsi de faire varier la quantité ou le débit d’oxygène diffusé dans le liquide 14 au cours du temps. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce gaz d’apport.
Le dispositif de stockage de l’invention assure une diffusion d’un gaz d’apport dans un liquide au travers d’une surface d’échange importante, ce qui permet d’obtenir un traitement homogène du vin. Il permet également de faire varier la quantité ou le débit du gaz d’apport diffusé dans le liquide au cours du temps. Ainsi, il est possible de piloter de manière très précise l’apport en gaz dans le liquide en fonction des besoins.
Enfin, la surface intérieure 22.1 (en contact avec le liquide) de la paroi 22 en matériau céramique peut être aisément nettoyée si bien qu’il est possible d’utiliser le dispositif de stockage pendant de nombreuses années.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de stockage 10 comprend un système de régulation de la température du gaz d’apport 26 configuré pour le chauffer ou le refroidir. Le gaz d’apport 26 étant en contact avec la première paroi 22 de la première enceinte 12, ce mode de réalisation permet de réguler la température du liquide 14.
Claims (10)
- Dispositif de stockage d’un liquide (14) d’une contenance d’au moins une dizaine de litres, comprenant au moins une première paroi (22) formant une première enceinte (12) contenant le liquide (14) ainsi qu’au moins un système de diffusion (24) d’un gaz d’apport (26) dans le liquide (14) contenu dans la première enceinte (12), la première paroi (22) étant perméable au gaz et imperméable au liquide et présentant une surface intérieure (22.1) en contact avec le liquide (14) en fonctionnement et une surface extérieure (22.2) opposée à la surface intérieure (22.1), caractérisé en ce que la première paroi (22) est en matériau céramique poreux présentant, après cuisson, une perméabilité au gaz et une porosité ouverte inférieure à 20% et en ce que le système de diffusion (24) comprend au moins une cavité (28), partiellement délimitée par la première paroi (22) de la première enceinte (12), contenant le gaz d’apport (26) en contact avec la surface extérieure (22.2) de la première paroi (22).
- Dispositif de stockage d’un liquide (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perméabilité est comprise entre 1.10-18m² et 1.10-16m² à la pression atmosphérique.
- Dispositif de stockage d’un liquide (14) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’au moins 10% de la surface extérieure (22.2) de la première paroi (22) sont en contact avec le gaz d’apport (26).
- Dispositif de stockage d’un liquide selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de stockage comprend au moins une deuxième paroi (30) reliée à la première paroi (22) de manière à délimiter au moins une cavité (28, 28’), ladite deuxième paroi (30) étant imperméable au gaz et au liquide.
- Dispositif de stockage d’un liquide selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un système de variation (36) de la perméabilité de la première paroi (22).
- Dispositif de stockage d’un liquide selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de variation (36) de la perméabilité comprend, pour au moins une cavité (28), un système de régulation de la pression à l’intérieur de la cavité (28).
- Dispositif de stockage d’un liquide selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de stockage (10) comprend au moins un réservoir (38) de gaz d’apport ainsi qu’au moins un conduit (40) reliant le réservoir (38) et une cavité (28) et en ce que le système de régulation de la pression comprend un régulateur de pression (42) positionné au niveau du conduit (40) ainsi qu’un automate (44) configuré pour contrôler le régulateur de pression (42) afin d’ajuster la pression du gaz d’apport (26) alimentant la cavité (28).
- Dispositif de stockage d’un liquide selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce la première paroi (22) est en grès et cuite à une température comprise entre environ 1220°C et 1280°C.
- Dispositif de stockage d’un liquide selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce la première paroi (22) est en porcelaine et cuite à une température comprise entre environ 1200°C et 1300°C.
- Procédé de stockage de vin, caractérisé en ce qu’il met en œuvre un dispositif de stockage de vin selon l’une des revendications précédentes, et en ce que le gaz d’apport est de l’oxygène.
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